Когда отступает фантастика

Ни положительно, ни отрицательно ответить Косте я сразу не мог.

В прочитанной истории, как биолога, меня смущало многое. С одной стороны, она казалась абсолютно невероятной. Микробы, размножающиеся с фантастической скоростью, добывающие железо из растворов и создающие целые залежи. Поверить в такое трудно. Но тут память сразу переносила меня на полтора десятка лет назад, к годам юности.

…Небольшое, затерянное в низкорослых лесах под Вышним Волочком озеро: тихие мелкие заводи с кочками, поросшими мхом и брусникой.

Я здесь на одной из летних практик. Лежу на кочке и рассматриваю сквозь воду обильный рыхлый осадок цвета ржавчины, покрывающий в этом месте дно озера. По внешнему виду он напоминает вату. Я извлекаю свою находку из воды, помещаю на стекло (отмытая фотопластинка) и через лупу вижу переплетение тончайших нитевидных образований желтого цвета, различных оттенков и густоты. Я набираю в пробирку воды из озера и помещаю туда кусочек «ваты». Это проба. Позже я находил странную «вату» и в лесных ручьях, и на болотах, и на речных плесах, где течение реки замедлялось. Проб набралось много. Я уже смутно догадывался, с чем имею дело, но окончательный ответ можно было получить только в лаборатории.

…Лаборатория. Небольшое количество воды с находящимся в ней осадком помещается в пробирку. Не без волнения я прибавляю туда несколько капель раствора железисто-синеродистого калия и соляной кислоты. Почти моментально весь осадок окрашивается в синий цвет.

Все ясно: первоначальный желтый цвет болотной «ваты» объяснялся содержанием в ней большого количества окиси железа.

Так я впервые познакомился с железобактериями.

Да, такие микроорганизмы в природе действительно существуют. Это очень своеобразные и интересные организмы, обладающие весьма примечательным строением и образом жизни. Их палочковидные клетки обычно соединены друг с другом в довольно длинные нити. Каждая такая нить располагается внутри особой трубочки — влагалища. Стенки такого общежития построены из гидрата окиси железа, выделяемого телами самих жильцов.

Их дом — это крепость, в которой железобактериям не страшны никакие враги. Но со временем стенки убежища делаются все более толстыми. Жить в таком железном доме становится трудно: доступ кислорода затрудняется, нарушается нормальный обмен веществ. И тогда бактериальные нити начинают постепенно покидать старые утолщенные части влагалища, медленно выползая из них.

Но бактерии живут, их тела выделяют гидрат окиси железа: к старому дому все время делаются новые пристройки. Так постепенно образуются довольно длинные трубки, в которых бактерии располагаются лишь в самом конце.

Проходит еще какое-то время, и бактериальная нить оставляет свой дом, ставший тяжелым и неудобным. Идет линька. Бактерии выползают в воду и начинают строить новое жилище. Сброшенная железная трубка, теперь уже совсем пустая, падает на дно водоема. Вот из таких пустых, покинутых своими обитателями трубочек и образуется тот рыхлый, цвета охры, похожий на вату осадок, который легко наблюдать в различных водоемах, населенных нитчатыми железобактериями.

Но как быстро идет этот процесс? Могут ли из микроскопических ниточек образоваться залежи железа? Да и каково содержание чистого металла в этих ниточках?

Правда, существуют не только нитчатые железобактерии, есть и просто одиночные формы, хотя нитчатых все-таки больше. И тут в памяти всплывает: большинство нитчатых железобактерий относятся к роду Лептотрикс. Первый представитель этого рода описан Кютцингом в 1843 году, под названием Лептотрикс охрацеа, и ошибочно отнесен к водорослям. Род Лептотрикс насчитывает пять видов. Но есть ли среди них Лептотрикс Валоне?

Вот этого я не помню.

Нет, видно, с наскоку тут не разберешься.

Звоню Косте и прошу вечером ко мне не заезжать: буду занят.

— Понимаю, — отозвался Костя, — будешь копаться в своей библиотеке и консультироваться с друзьями-микробиологами.

Костя всегда был проницательным.

Можно сказать, что сначала железобактериям не повезло.

Открытая в 1836 году Эренбергом, эта группа микроорганизмов долго оставалась загадкой для микробиологов. Сам автор ничего определенного о найденных им микробах сказать не мог. А через шесть лет, в 1843 году, объявил, что это водоросли.

Так прошло полвека. И трудно сказать, как долго еще пришлось бы числиться железобактериям среди водорослей, если бы ими не заинтересовался замечательный русский микробиолог Сергей Николаевич Виноградский. Он-то и окрестил в 1888 году эту группу микроорганизмов их теперешним именем — железобактерии. Почему?

Сначала несколько слов о самом железе.

Железо — один из наиболее широко распространенных элементов в природе. По количественному содержанию в земной коре (до глубины приблизительно 15 километров) оно занимает третье место, уступая лишь алюминию и кремнию. В породах, из которых состоит эта доступная нашему наблюдению часть земной коры, железо находится как в окисных, так и в закисных соединениях. Чем же отличаются эти два вида соединений? На первый взгляд, казалось бы, отличие их невелико: в закисных соединениях железо двухвалентно, а в окисных оно трехвалентно, но посмотрите, к чему это приводит.

Естественные окисные соединения в воде почти не растворимы, в то время как закисные, например железный шпат, под влиянием свободной углекислоты растворяются довольно легко. Именно в такой форме растворенных закисных соединений и находится железо в воде природных железистых источников. Нетрудно приготовить растворы закисных солей железа и искусственно.

И вот если такие растворы оставить стоять на воздухе, то со временем на дне колб появится рыхлый бурый осадок. Это гидрат окиси железа. Растворы окисляются, двухвалентное закисное железо переходит в трехвалентную окисную форму. Однако в лабораторных условиях, в искусственных растворах без присутствия катализаторов (веществ, ускоряющих течение реакции), процесс этот идет медленно, очень медленно. Гораздо быстрее превращение ионов двухвалентного железа в трехвалентное и образование такого же осадка можно наблюдать дома в бутылке с обыкновенной минеральной водой. Но с еще большей скоростью этот процесс происходит в природе, в естественных водоемах.

Здесь есть свои катализаторы — микроорганизмы. Простой опыт. Добавьте к свежей железистой воде немного карболовой кислоты (убейте микробов), и осадка не образуется, вода останется прозрачной.

Вот этих-то бактерий, ускоряющих реакцию окисления закисных соединений железа, Виноградский и назвал железобактериями.

Но бактерии работают, так сказать, не бесплатно. Реакции, при которых двухвалентное железо переходит в трехвалентное, идут с выделением свободной энергии. А поскольку у железобактерий эта реакция происходит в протоплазме, в самом теле бактерий, то выделившаяся энергия используется для обеспечения жизненных процессов, обмена веществ. Конечный продукт этого обмена — нерастворимая гидроокись железа: трубочки, нити и хлопья, устилающие дно естественных водоемов.

Выяснение способа питания железобактерий и составляло суть одного из открытий Виноградского. Путем многих экспериментов ученый показал, что на Земле обитают организмы, для которых металл служит хлебом насущным.

Особенности жизнедеятельности железобактерий, их способ добывания энергии казались столь разительными, что это далеко не сразу было признано всеми учеными. Спор между сторонниками Виноградского и школой немецкого физиолога Молиша, отрицавшего столь странный способ существования микробов, длился полстолетия.

До начала нашего века оставалось неизученным и строение железобактерий. Пустые трубочки гидрата окиси железа — «оформленные продукты обмена веществ», как их называл Виноградский, — долго оставались источником недоразумений и заблуждений. Почти 100 лет прошло после открытия Эренбергом железобактерий, а исследователи ошибочно принимали безжизненные пустые нити «болотной ваты» за самих бактерий.